Меню

Как изменится сила тока протекающего через конденсатор при уменьшении частоты тока в 3 раза

Задание 17. Электродинамика и оптика. ЕГЭ 2021 по физике

Задачи для практики

Задача 1

Плоский воздушный конденсатор после зарядки отключают от источника тока и погружают в керосин. Как изменятся энергия, накопленная в конденсаторе, и напряжение на его пластинах? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физической величины Характер изменения
A) Энергия
Б) Напряжение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

После отключения конденсатора от источника тока, его заряд уже не меняется. Электроемкость конденсатора увеличивается, т.к. $C=<εε_0S>/$, где $ε$ — диэлектрическая проницаемость керосина. Поскольку энергия, накопленная на конденсаторе $W=/<2C>$, то энергия уменьшится, а напряжение $U=/$ тоже уменьшится.

Задача 2

А) Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если каждый заряд увеличится в четыре раза, а расстояние между зарядами уменьшить вдвое?

Б) Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если их поместить в керосин, не меняя расстояния между ними?

Для каждого случая определите соответствующий характер изменения:

Случай Характер изменения
A
Б
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждого случая. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

А) Согласно закону Кулона равна: $F=/$(1), где $k$ — коэффициент пропорциональности.

Б) Согласно закону Кулона равна: $F_1=/<ε_1r_1^2>=/<1r^2>=/$(1), где $k$ — коэффициент пропорциональности, $ε$ — диэлектрическая проницаемость вещества, в котором находятся заряды.

Задача 3

Небольшой предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии от неё, равном фокусному. Как изменятся расстояние от линзы до изображения и линейное увеличение линзы, если предмет придвинуть к линзе на расстояние ближе фокусного? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Расстояние от линзы до изображения
Б) Линейное увеличение линзы
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При построении получим, что изображение становится менее увеличенным и приближается к линзе

Задача 4

Как изменятся сила тока, протекающего через амперметр, и напряжение на вольтметре при замыкании ключа, если напряжение на участке AB постоянно? Сопротивлением амперметра пренебречь, считать, что через вольтметр ток не течёт. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила тока
Б) Напряжение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) При замыкании ключа, сопротивление $R_1$ не участвует в цепи. Но по закону Ома $I=>/$ увеличивается, напряжение уменьшается, т.к. падение напряжения на проводе минимальное.

Задача 5

При настройке колебательного контура генератора, задающего частоту радиопередатчика, его индуктивность уменьшили. Как при этом изменятся период излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Период излучаемых волн
Б) Длина волны
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Известно, что $T=2π√$, тогда очевидно, что период уменьшится. Учитывая, что $λ=υ·T$, то и длина волны уменьшится.

Задача 6

Между пластинами заряженного плоского конденсатора поместили диэлектрик с диэлектрической проницаемостью так, что он полностью заполнил объём между пластинами. Как изменились ёмкость конденсатора и заряд на его пластинах, если конденсатор отключён от источника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Ёмкость конденсатора
Б) Заряд на пластинах конденсатора
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Из теории известно, что $C=<εε_0S>/$, при увеличении правой части увеличится и левая, а заряд не изменится, т.к. источника нет.

Задача 7

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резисторов R1, R2 и ключа K. Как изменятся сила тока в цепи и общее сопротивление цепи, если ключ K замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила тока в цепи
Б) Общее сопротивление цепи
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При замыкании ключа сопротивление $R_2$ не участвует в цепи (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Соответственно сила тока в цепи увеличится, а общее сопротивление уменьшается.

Задача 8

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резисторов R1, R2 и реостата. Как изменятся при передвижении ползунка реостата вправо сила тока в резисторе R1 и в резисторе R2? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила тока в резисторе R1
Б) Сила тока в резисторе R2
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) Так как сопротивление реостата уменьшается общий ток в сети увеличивается: $I=<ε>/+/>$. Значит сила тока в резисторах $R_1$ и $R_2$ тоже увеличится.

Задача 9

Конденсатор подключён к источнику постоянного напряжения. В пространство между пластинами конденсатора вводят стеклянную пластину. Как при этом будут изменяться заряд на пластинах конденсатора и разность потенциалов между ними? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

$ε_2 > ε_1$, т.к. источник не изменяют, то $∆U=ϕ_1-ϕ_2$ не изменилась(3), $q=CU$. Заряд увеличился из-за увеличения $C$. $C=<εε_0S>/⇒C_2 > C_1$

Задача 10

В магнитном поле, направленном перпендикулярно скорости электрона, он движется по окружности. Индукцию магнитного поля увеличили. Как изменились радиус окружности и центростремительное ускорение электрона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Радиус окружности
Б) Центростремительное ускорение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Центростремительное ускорение компенсируется силой Лоренца $m·<υ^2>/=qυ·B$. Из уравнения ясно, что при увеличении $B↖<→>$ уменьшится радиус окружности, а центростремительное ускорение увеличилось.

Задача 11

К источнику ЭДС подсоединяют нагрузочный резистор. При увеличении сопротивления этого резистора как меняются сила тока в цепи и ЭДС источника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила тока
Б) Величина ЭДС
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) $I=/$ (закон Ома) ток уменьшается.

2) Величина ЭДС не изменится, т.е. источник прежний.

Задача 12

При настройке радиоприёмника поворотом ручки изменяют площадь пластин конденсатора колебательного контура, перекрывающих друг друга. Как изменяются при этом частота волны, на которую настраивают радиоприёмник, и ёмкость конденсатора, если площадь пластин увеличивается? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Частота волны
Б) Ёмкость конденсатора
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) Зная, что $C=<εε_0S>/$ при увеличении площади, увеличивается и емкость $C$-2, а $υ=<λ>/$ уменьшится, т.к. увеличивается период $T=2π√$.

Задача 13

Магнит выводят из кольца так, как изображено на рисунке. Южный полюс магнита расположен ближе к кольцу. Как изменяется поток вектора магнитной индукции внешнего магнитного поля, пронизывающего кольцо? Как изменяется величина индукционного тока в кольце при увеличении скорости выведения магнита? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Поток магнитной индукции внешнего магнитного поля
Б) Величина индукционного тока
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) Так как магнит выводится из кольца индукции внешнего магнитного поля, пронизывающего кольцо — уменьшается.

2) Так как изменение величины индукционного тока, в кольце при увеличении скорости, поток изменяется значительно, соответственно ток увеличивается по закону индукции.

Задача 14

Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью α-частица, центростремительное ускорение и энергия α-частицы по сравнению с протоном должны .

Физические величины Характер изменения
A) Центростремительное ускорение
Б) Энергия α-частицы
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

1) На заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая сообщает ей центростремительное ускорение: $F_л=qB·υ=/⇔R=/$. Мы знаем, что $m_α=4m_p$, а $q_α=2q_p$, то можно сделать вывод, что радиус окружности, по которой движется $α$ частица будет в 2 раза больше, чем у протона, а центростремительное ускорение $(a=<υ^2>/)$ меньше.

2) Энергия увеличивается, поскольку масса возрастает.

Задача 15

Частица массой m, несущая заряд q, ускоряется в электрическом поле, пройдя разность потенциалов U. После этого частица попадает в магнитное поле с индукцией B, в котором движется по окружности радиусом R со скоростью v. Как изменятся радиус траектории частицы и частота её обращения, если уменьшить величину ускоряющего поля? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Радиус траектории
Б) Частота обращения
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Попадая в магнитное поле, будет выполняться условие равенства силы Лоренца и центростремительной силы: $qυB=ma_<ц.с.>$ или $qυB=/$, откуда $R=/$(1). При разгоне в ускоряющем поле, частица приобретает скорость $υ$: $qU=/<2>$(2), т.е. чем выше $U$, тем больше скорость $υ$ и тем больше радиус $R$, следовательно, при уменьшении величины ускоряющего поля $U$ радиус $R$ уменьшится. Период обращения $T=/<υ>=<2πR>/<υ>=<2πmυ>/<υqB>=<2πm>/$(3). Тогда частота, $v=<1>/$ или $v=/<2πm>$(4). Вывод: $v$ от $U$ не зависит.

Задача 16

Электрическая цепь собрана в соответствии со схемой, представленной на рисунке. Ползунок реостата сместили влево. Как при этом изменились показания амперметра и показания вольтметра? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Показания амперметра
Б) Показания вольтметра
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

При смещении ползунка реостата влево сопротивление реостата $R_p$ увеличилось, тогда по закону Ома $J=<ε>/$ сила тока уменьшилась. Напряжение на сопротивлении $R: U=JR$ тоже уменьшилось по закону Ома для участка цепи.

Задача 17

Колебательный контур радиоприёмника настроен на некоторую длину волны. Как изменятся частота колебаний в контуре и соответствующая длина волны, если уменьшить расстояние между пластинами конденсатора? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Период колебаний колебательного контура определяется формулой Томсона: $T=2π√$(1). Тогда частота, $ν=<1>/=<1>/<2π√>$(2), а длина волны $λ=/<ν>=2πc√$(3). Емкость конденсатора равна $C=<ε_0ε·S>/$(4), где $d$ — расстояние между пластинами. При уменьшении $d$ емкость конденсатора $C$ увеличивается, а значит, частота $ν$ согласно уравнению (2) — уменьшится, а длина волны $λ$ согласно выражению (3) увеличится.

Задача 18

В однородном магнитном поле рамка вращается так, как показано на рисунке. Что произойдёт с максимальным значением магнитного потока, пронизывающего плоскость рамки, и максимальным значением ЭДС, возникающей в рамке, если угловую скорость её вращения увеличить? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Магнитный поток
Б) ЭДС
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Поскольку магнитный поток зависит от величины индукции магнитного поля и площади рамки $Ф=B·S·cosα$, то при увеличении угловой скорости вращения рамки макимальное значение потока не изменится. По закону электромагнитной индукции имеем: $ε_i=-<∆Ф>/<∆t>$, т.е. ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока. Следовательно, при увеличении угловой скорости вращения рамки макимальное значение ЭДС тоже увеличится.

Задача 19

На участок цепи, изображённый на рисунке, приложено постоянное напряжение. Что произойдёт с силой тока, текущего через второй резистор, и напряжением на третьем резисторе, если ключ замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила тока
Б) Напряжение
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если ключ замкнуть, то общее сопротивление участка 3-4 уменьшится, т.к. сопротивление $R_3$ и $R_4$ будут соединены параллельно, что при постоянном напряжении $U$ приведет к увеличению силы тока, текущего через второй резистор. Таким образом, ток через резистр R1 и R2 увеличится, что приведет к увеличению напряжения на этих резистрах. Заметим, что резистры R1, R2 и R3 подключены поседовательно, тогда U3 = U -U1-U2. Следовательно напряжение на резистре уменьшится.

Задача 20

На участок цепи, изображённый на рисунке, приложено постоянное напряжение. Что произойдёт с полным сопротивлением участка и мощностью, выделяющейся на первом резисторе, если ключ замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сопротивление
Б) Мощность
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение

Если ключ замкнуть, то общее сопротивление участка 3-4 уменьшится, т.к. сопротивление $R_3$ и $R_4$ будут соединены параллельно, а значит, и полное сопротивление участка уменьшится, т.к. резисторы $R_1, R_<3-4>, R_2$ соединены последовательно, т.е. $R_<общ.1>=R_1+R_2+R_3$; $R_<общ.2>=R_1+R_2+R_<3-4>$, $R_ <3-4>×

Для доступа к решениям необходимо включить уведомления от группы Турбо в вк — это займет буквально 10 секунд. Никакого спама, только самое важное и полезное для тебя. Ты всегда можешь запретить уведомления.

Источник

Энергия магнитного поля тока

теория по физике 🧲 магнетизм

Согласно закону сохранения энергии энергия магнитного поля, созданного током, равна той энергии, которую должен затратить источник тока (гальванический элемент, генератор на электростанции и др.) на создание тока. При размыкании цепи эта энергия переходит в другие виды энергии.

То, что для создания тока необходимо затратить энергию, т. е. необходимо совершить работу, объясняется тем, что при замыкании цепи, когда ток начинает нарастать, в проводнике появляется вихревое электрическое поле, действующее против того электрического поля, которое создается в проводнике благодаря источнику тока. Для того чтобы сила тока стала равной I, источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля. Эта работа идет на увеличение энергии магнитного поля тока.

При размыкании цепи ток исчезает, и вихревое поле совершает положительную работу. Запасенная током энергия выделяется. Это обнаруживается, например, по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с большой индуктивностью.

Записать выражение для энергии тока I, текущего по цепи с индуктивностью L (т.е. для энергии магнитного поля тока), можно на основании аналогии между инерцией и самоиндукцией, о которой мы говорили в прошлой теме.

Если самоиндукция аналогична инерции, то индуктивность в процессе создания тока должна играть ту же роль, что и масса при увеличении скорости тела в механике. Роль скорости тела в электродинамике играет сила тока I как величина, характеризующая движение электрических зарядов.

Если это так, то энергия магнитного поля тока W М будет подобна кинетической энергии тела в механике. Поэтому ее можно определить формулой:

Энергия магнитного поля тока

Магнитное поле, созданное электрическим током, обладает энергией, прямо пропорциональной квадрату силы тока.

Пример №1. В катушке индуктивностью 0,15 Гн и очень малым сопротивлением r сила тока равна 4 А. Параллельно катушке присоединили резистор сопротивлением R>> r. Какое количество теплоты выделится в катушке и в резисторе после быстрого отключения силы тока?

При параллельном подключении к катушке большого сопротивления R>> r, сила тока, идущая через катушку, почти не изменяется. Энергия в катушке равна:

Читайте также:  Расчет тока для двух фаз

При отключении источника тока система катушка–сопротивление станет изолированной. Для изолированной системы справедлив закон сохранения энергии. В данном случае это означает, что вся энергия, запасенная в катушке, выделится в виде тепла в катушке и резисторе:

W М = 0 , 15 · 4 2 2 . . = 1 , 2 ( Д ж )

Катушка индуктивности подключена к источнику постоянного тока. Как изменится энергия магнитного поля катушки при увеличении силы тока через катушку в 3 раза?

а) уменьшится в 3 раза

б) увеличится в 9 раз

в) увеличится в 3 раза

г) уменьшится в 9 раз

Алгоритм решения

Решение

Энергия магнитного поля тока определяется формулой:

Видно, что энергия магнитного поля тока прямо пропорционально зависит от квадрата силы тока в катушке. Следовательно, если сила тока увеличится втрое, то энергия магнитного поля увеличится в 3 2 , то есть в 9 раз.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Энергия магнитного поля катушки с током равна 0,64 Дж. Индуктивность катушки равна 20 мГн. Какова сила тока в катушке?

Источник

Задачи для самостоятельного решения:

Задачи для самостоятельного решения: Как изменится сила тока, протекающего через конденсатор при уменьшении частоты тока в 3 раза Катушка с ничтожно малым активным сопротивлением включена в цепь переменного тока частотой 50 Гц. При напряжении 125 В сила тока равна 2,5 А. Какова индуктивность катушки? В цепь переменного тока включены последовательно конденсатор, катушка без сердечника и лампа накаливания. При постепенном введении сердечника лампа сначала горит все ярче, а затем накал нити начинает уменьшаться. Почему? Решение задач на расчет цепей.

Слайд 14 из презентации «R,C,L в цепи переменного тока»

Размеры: 720 х 540 пикселей, формат: .jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «R,C,L в цепи переменного тока.ppt» можно в zip-архиве размером 401 КБ.

Переменный ток

«Переменный электрический ток» — Мгновенное значение силы тока прямо пропорционально мгновенному значению напряжения. Ф=b*s*cos ?. Переменный Электрический ток. P=i2R. Действующее значение силы переменного тока обозначается через I: P?= i2R = I2R/2. P=I2R. Ф=b*s*cos ?t. P = Im Um / 2 = Im2R / 2. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение.

«Переменный ток» — ЭЗ 25.1 Получение переменного тока при вращении катушки в магнитном поле. Переменным током называется электрический ток, изменяющийся во времени по модулю и направлению. Определение. Генератор переменного тока. Переменный ток.

««Переменный ток» физика» — R,C,L в цепи переменного тока. Как ведет себя индуктивность. Конденсатор проводит переменный ток. Действующее значение напряжения. Как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока. Графики тока и напряжения на индуктивности. Сопротивление. Сопротивление конденсатора. Колебания тока на конденсаторе.

«Цепи переменного тока» — Тестомесильная машина. Действующие значения напряжения и силы тока. Выводы. Получение переменной ЭДС в цепи основано на явлении электромагнитной индукции. Получение переменной эдс. Ответы теста. Вычисление: Переменный электрический ток. Размерность: максимальное значение или амплитуда ЭДС. Используя понятие производной, уточняем формулу для закона электромагнитной индукции.

«Трехфазные цепи» — Фазные и линейные токи. Векторная диаграмма токов. Векторная диаграмма напряжений. Трехфазные электрические цепи. Фазные и линейные напряжения. Диаграмма токов. Трехфазная цепь. Фазные и линейные напряжения симметричного трехфазного генератора. Соединение генератора с нагрузкой. Звезда. Активная мощность трехфазной цепи.

«Трансформатор» — Схематическое обозначение трансформатора. Явление электромагнитной индукции. Задача1. II. ЭДС индукции. 13. Самоконтроль – практические навыки. 11. Нужно подключить понижающий трансформатор. Ответ: Понизить электрическое напряжение на лампе. 17. 12. Запиши Характеристики трансформатора. Самоконтроль – теоретические знания.

Всего в теме «Переменный ток» 22 презентации

Источник



Доброго времени суток, нуждаюсь в вашей помощи.

Как изменится сила тока, протекающего через конденсатор при уменьшении частоты тока в 3 раза?

при уменьшении частоты переменного тока в 3 раза сила тока уменьшится в 3 раза

Другие вопросы из категории

напряжённости. Определить работу поля по перемещению заряда

автомобиль давит на мост с силой, равной: 1)4кН 2)6кН 3)8кН 4)10кН 5)14кН

простая замкнутая цепь состоит из внешнего сопротивления R=20Ом и батареи из двух последовательно соединенных элементов, направленных навстречу друг другу. Значения ЭДС и внутреннего сопротивления элементов такие: Е₁=6; Е₂=10; r₁=3 Oм; r₂ =7Ом. Найти электростатическую разность потенциалов на участке, включающем ЭДС2 и сопротивление R

мин решить задачу

тело движется со скоростью 2м/с. Определите величину деформации пружины, если её жесткость 8кН/м

Читайте также

1. Груз поднимают на канате вверх на 10 м за 2 с. Определите силу натяжения троса, если масса груза 5 кг
2. Шары 3 и 1 кг движутся на встречу друг другу со скоростями 2 м/с каждый. Найдите величину и направление их скорости после неупругого удара.
3. Какой энергией обладает машина массой 2 т при движении со скоростью 72 км/ч

Решение задач хочу видеть с подробным объяснением. Заранее спасибо!!

14 Мдж теплоты. Что сжигали:

а)Каменный уголь б)Нефть в)Торф

Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 2 кг керосина?

а) 92 Дж б) 92 МДж в) 46 МДж г) 4200 Дж

равен период обращения Урана( в годах) вокруг Солнца, если орбиты обеих планет считать окружностями?? Всем откликнувшимся большое спасибо. )

времени он ехал со скоростью V₂ = 3 км/ч, а затем до конца пути он шёл пешком со скоростью V₃=1 км/ч. Определить среднюю скорость велосипедиста на всём пути. РЕШИТЬ В ОБЩЕМ ВИДЕ.

Источник